(57)【要約】【課題】原水トラップから導入された汚水を接触濾材を充填したトルネード式樋を用いた乱流通路によって浄化するコンパクトタイプのトルネード式浄化装置を提供する。【解決手段】原水トラップ８から装置内に導入された汚水は下方に向かって傾斜する複数段のトルネード式樋２内に入り、充填されている接触濾材７によりバクテリア分解，イオン・吸着，分解されて浄化され、更に調整板３ａによる乱流形成と空気導入により十分に浄化され、更にトルネード式樋２を通過した後に、下方から上方に向かって渦流として上昇し、凝集剤の混入により更に浄化され、処理水出口１６から次工程側に排出される。【選択図】  図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
原水入口より導入された汚水をトルネード式の旋回乱流により浄化する浄化装置であって、該装置は、内部に接触濾材を充填し螺旋状に多重巻回されるリング状のトルネード式樋と、該樋内に配設され前記汚水に乱れを生じさせる調整手段と、前記樋内に空気を出入させる空気出入手段と、前記樋内を通過した汚水に凝集剤を供給すると共に処理水出口側に渦巻流及び／又は濾過材を介して導く浄水排出手段とを設けることを特徴とするトルネード式浄化装置。
【請求項２】
前記調整手段が、前記樋内に適宜間隔で上下に配置される調整板であることを特徴とする請求項１に記載のトルネード式浄化装置。
【請求項３】
前記調整手段が、体積が異なり連設してなる多段のトルネード式樋の樋群から形成されるものであることを特徴とする請求項１に記載のトルネード式浄化装置。
【請求項４】
前記トルネード式樋が、一列のものからなり、前記浄水排出手段が、前記トルネード式樋の下方から流出する浄水を逆転させて上方側に渦巻流として送り出す形式のものからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のトルネード式浄化装置。
【請求項５】
前記トルネード式樋が、汚水を下向き及び上向きに送り出す複数列のものからなり、前記浄水排出手段が、前記トルネード式樋から流出する浄水を更に濾過する濾過材を有するものからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のトルネード式浄化装置。
【請求項６】
前記の体積に異なり連設してなる多段のトルネード式樋の樋群が、一列又は多列のものからなることを特徴とする請求項１又は３に記載のトルネード式浄化装置。
【請求項７】
処理水出口側の近傍には、乱流状で送られてきた浄水を均一の流れに整流する越流板が設けられることを特徴とする請求項１，請求項３，請求項６のいずれかに記載のトルネード式浄化装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、人工川を形成して汚水を浄化する浄化装置に係り、特にトルネード式樋を用いて汚水を昔の自然川とほぼ同様な清浄な浄化水とするトルネード式浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
川の浄化作用は、上流に於いては石岩の多い激流が続き、その後には深い澱みのある箇所があり、この状態が交互に繰り返され、大河に流れ込み、海に至る過程により行われる。激流部に於いては、石，岩，砂利などに常に接触し、バクテリアによる汚れの分解作用、又乱流による空気の巻込みによる溶存酸素量の増加による凝集作用を起こしながら流れて、澱みで沈殿作用による浄化が行われる。
大河に流れ込んでからは、マコモ，葦，水草等の植物連鎖により、リン，窒素，鉄等のイオン吸収浄化が行われ、河底の活性汚泥によるバクテリア活動で水が浄化される。この現象を人工的に考えると、円周を利用して段数を多くしたトルネード方式が最適ではないかと思われる。円周でなく角型の場合も流れる距離の点から考えますと間違えではないが、円周の場合円の外側を流れる水は、外側に向かい重力が働き常に乱れて流れる性質があり、内側の流れと入替わる作用が働く。水の流れを速くし乱流を作り出すと外側と内側が常に回転するような状態となり、撹拌作用が働きながら流れるため浄化作用がより効率的に行われる。
一般的にせせらぎは、３０ｍ流れると水が浄化するといわれる。自然の摂理から考えれば４０ｍ程度の流れを作れば、ある程度汚れた水も浄化できるのではないかと思われる。なお、トルネード式の浄化装置に関する公知技術として「特許文献１」が挙げられるが、本考案とはかなり相異するものである。
【特許文献１】特開２００３−１７５４３７（図１）
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
以上のように、自然の河川に近い形態の汚水処理路を形成することにより人工川による汚水浄化が可能になる。この人工川の形態としては各種のものが思考されるが、トルネード作用（龍巻き作用）を用い、これに乱流作用を加え、更に各種濾材により汚水吸着処理を行う人工川が汚水処理に最も効果的であり、更にトルネード式樋を用いることによりコンパクトにまとめられ、かつ長い流路を形成することが可能である。
【０００４】
本考案は、以上の事情に鑑みて考案されたものであり、全体として装置構造がコンパクトにまとめられ、ほぼ自然川に近い汚水処理の可能な人工川を形成し、汚水の効率的な浄化を行うようにしたトルネード式式浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案は、以上の目的を達成するために、請求項１の考案は、原水入口より導入された汚水をトルネード式の旋回乱流により浄化する浄化装置であって、該装置は、内部に接触濾材を充填し螺旋状に多重巻回されるリング状のトルネード式樋と、該樋内に配設され前記汚水に乱れを生じさせる調整手段と、前記樋内に空気を出入させる空気出入手段と、前記樋内を通過した汚水に凝集剤を供給すると共に処理水出口側に渦巻流及び／又は濾過材を介して導く浄水排出手段とを設けることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２の考案は、前記調整手段が、前記樋内に適宜間隔で上下に配置される調整板であることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３の考案は、前記調整手段が、体積が異なり連設してなる多段のトルネード式樋の樋群から形成されるものであることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４の考案は、前記トルネード式樋が、一列のものからなり、前記浄水排出手段が、前記トルネード式樋の下方から流出する浄水を逆転させて上方側に渦巻流として送り出す形式のものからなることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５の考案は、前記トルネード式樋が、汚水を下向き及び上向きに送り出す複数列のものからなり、前記浄水排出手段が、前記トルネード式樋から流出する浄水を更に濾過する濾過材を有するものからなることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項６の考案は、前記の体積に異なり連設してなる多段のトルネード式樋の樋群が、一列又は多列のものからなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項７の考案は、処理水出口側の近傍には、乱流状で送られてきた浄水を均一の流れに整流する越流板が設けられることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１２】
本考案の請求項１のトルネード式浄化装置によれば、汚水はトルネード式樋内を通過する際に接触濾材によりバクテリア分解，イオン・吸着，分解等により浄化され、更に調整手段により乱流化されて浄化効率の向上が図られ、空気の導入によって溶存酸素の増加が図られ、空気の排出により水の流れの妨害が防止され、最後に凝集剤と混合されて渦巻流による浄化促進が図られて排出される。これにより、清浄化した浄水を処理水として排出することができる。
【００１３】
また、請求項２のトルネード式浄化装置によれば、トルネード式樋の内で乱流を生じさせる手段として上下に配置した調整板を用いることにより流水が上向や下向に流れ、確実な乱流を発生させることができる。
【００１４】
また、請求項３のトルネード式浄化装置によれば、体積の異なる樋群を設けることにより、流れの速度が変化し、乱流を生じさせることが確実にできる。
【００１５】
また、請求項４のトルネード式浄化装置によれば、トルネード式樋を通過し凝集剤が混入され浄水を逆転させ、上方に渦流状態で導くことにより更に浄化が促進され、不要物を下方から排出することができる。
【００１６】
また、請求項５のトルネード式浄化装置によれば、トルネード式樋を複数列配列し、これ等により浄化された浄水を更に濾過材により濾過することにより、更に浄化が促進され、清浄化された浄水を排出することができる。
【００１７】
また、請求項６のトルネード式浄化装置によれば、前記の樋群を一列や多列設けることにより調整板を用いることなく乱流を確実に発生させることができ、清浄な浄水を得ことができる。
【００１８】
また、請求項７のトルネード式浄化装置によれば、処理水出口の近傍に越流板を設けることにより乱流や渦流が整列されて処理水出口側から浄水が整流状態で排出される。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本考案のトルネード式浄化装置の実施の形態を図面を参照して詳述する。なお、実施の形態としては実施例として１乃至４からなり、夫々特徴ある構成からなり、図１乃至図９によりその内容を説明する。なお、以下のトルネード式浄化装置は円筒状のものからなるが、角形でもよい。
【実施例１】
【００２０】
図１乃至図３は請求項１及び請求項４に対応するトルネード式浄化装置１を示す。図１に示すように、このトルネード式浄化装置１は、原水を取り入れる原水トラップ８と、この原水（汚水）を上方側から下方側に向かって導水するトルネード式樋２と、乱流を生じさせる調整手段３と、トルネード式樋２内に空気を出入させる空気出入手段４と、凝集剤投入部５と、凝集剤を混在した浄水を装置の上方側に渦流状態で導く浄水排出手段６等とからなる。なお、本実施例では、トルネード式樋２は一列のものからなり、その内部には接触濾材７が充填される。この接触濾材７は汚水内のバクテリア分解，イオン・吸着，分解等を行うものでその内容は汚水の内容により決められる。
【００２１】
トルネード式樋２は、図２に示すようにリング体からなり、図１及び図３（ａ），（ｂ）に示すように下り傾斜した環体からなり上下に隣接して螺旋状に配置される。また、夫々の環体は連設されその下面側にはパンチング底板９を介し隙間通路部１０が形成される。このパンチング底板９により汚水内の汚泥は補促され、接触濾材により浄化された水は接触濾材内や隙間通路部１０を介して下段側の環体に送られる。最下方の環体まできた浄水は環体の内側にリング状に配設されている浄水排出手段６の一部であるトルネード管１１内を逆転し凝集剤投入部５からの凝集剤が混合されて上方に向かって渦流状に送られる。なお、最下方のトルネード式樋の下方には汚泥水ポケット１２が連設され、汚泥排出管１３より汚泥が排出される。また、トルネード管１１の下方にはすりこぎ状の蓄泥部１４が形成され、この最下部に連結される汚泥排出管１５から汚泥が排出される。また、トルネード管１１からの乱流は上方に送られ、処理水出口１６から排出される。
【００２２】
調整手段３は本実施例では図２及び図３に示すように調整板３ａからなり、図３（ａ），（ｂ）に示すように上方側または下方側に基板部を固定し、上下交互に配列される板体からなる。なお、この調整板３ａの配置されている近傍には濾材入替点検口１７が配設されている。
【００２３】
空気出入手段４は、隙間通路部１０内に空気を送入する空気送入管１８と、接触濾材に連通する空気排出管１９等とからなる。空気送入管１８からの空気はパンチング底板９から汚水の流れ方向と交差する上方側に送られ乱流を生じさせながら接触濾材７内の汚水と混合する。また、接触濾材７には空気排出管１９が連結され、余分な空気を放出する。
【００２４】
次に、以上の構造のトルネード式浄化装置１による汚水の浄化作用を説明する。  汚水は原水入口より原水トラップ８に入り、大きい汚泥を分離し、トルネード式樋２に入る。トルネード式樋２は下に向い傾斜しているため自然重力で流れる。流入口パンチング２０は原水トラップ８で取りきれない汚泥を補促し、汚水は接触濾材７が充填されているトルネード式樋２に入り、上下の調整板３ａによる働きと、内側より外側に流れようとする流れと上下の流れと横の流れと相俟って乱流現象を起こしながら接触濾材７によりバクテリア分解，イオン・吸着，分解により浄化しながら、下部に向かい重力により流れる。
この際、空気送入管１８より吹き込まれた空気は、トルネード式樋２の下側の濾材受けにパンチング底板９が傾斜して取付てあるため空気は水の流れとは逆の上方向に流れ、エアー撹拌を起こし、溶存酸素率を増加させる。余った空気は、水の流れを妨げるために空気排気管１９より放出される。
最後のトルネード式樋２の出口で凝集剤を入れ、乱流にて撹拌し分解吸着できない汚れ及び各種イオンを凝集させ、沈殿処理し、浄化処理水として上部より溢水作用で取り出します。
バクテリア作用による汚泥は、パンチング底板９の下側の隙間通路部１０に入り、空気による撹拌と傾斜による水の流れにより最端末の汚泥水ポケット１２に溜まり、汚泥排出管１３から外へ搬出される。最後のトルネード式樋２からの半浄水はトルネード管１１で逆転し上方に渦巻流として送られ、この渦巻流内から分離した汚泥は蓄泥部１４から汚泥排出管１５を介して外へ搬出される。最上部まで昇った浄水は処理水出口１６から排出されて次工程側に送られる。
【実施例２】
【００２５】
図４，図５，図６は本考案の第２の実施例のトルネード式浄化装置１Ａを示す。このトルネード式浄化装置１Ａは基本的構造としては第１の実施例のトルネード式浄化装置１と類似するものであり、類似部分の重複説明は省略する。
このトルネード式浄化装置１Ａは、トルネード式樋２が複数列（図示では２列）のものからなり、外側のものを外側のトルネード式樋２ａとし、内側のものを内側のトルネード式樋２ｂとする。なお、外側のトルネード式樋２ａは下向きに傾斜しているが内側のトルネード式樋２ｂは上方に向かって傾斜しているものからなる。また、このトルネード式浄化装置１Ａは第１の実施例のトルネード式浄化装置１におけるトルネード管１１の如きものや凝集剤投入部５の如きものがなく、その替りに内側のトルネード式樋２ｂの内側に濾過材２２が配設される。また、処理水出口１６ａは濾過材２２の下方に配置され、汚泥排出管１５ａに連結される。また、最上部には浄水をオーバフローさせるためのオーバフロー管２３が配設される。
【００２６】
このトルネード式浄化装置１Ａによる汚水の浄化作用を説明する。汚水は原水トラップ８より外側のトルネード式樋２ａ内に入り、下方に進みながら浄化され、下端に到ると内側のトルネード式樋２ｂに入り、逆に浄水は上昇し上端に到る。ここで、再度下方に進み、濾過材２２内に導入され浄化されて下方に進み、汚泥排出管１５ａから処理水として排出される。凝集剤を使用しないが、十分に浄化された浄水が排出される。即ち、汚水の浄化作用は、ほぼ第１の実施例のトルネード式浄化装置１と同じであるが、内部に同じ樋の上向きの槽を作り、浄化距離を長くし、内槽に濾材を積み、重力濾過機とし、下側より処理水を取出す方法になる接触濾材による浄化処理も長くなり、内側に積み上げる濾材如何によっては自然重力式なので、効率的には悪いが、質的には高度な処理水となる。
【実施例３】
【００２７】
図７は第３の実施例のトルネード式浄化装置１Ｂを示す。この第３の実施例のトルネード式浄化装置１Ｂはトルネード式樋の形式が第１及び第２のトルネード式浄化装置１及びトルネード式浄化装置１Ａと異なり仕切板で囲まれた体積の相異する多段のトルネード式樋２ｃをトルネード状に連設してなる樋群から形成されるものからなる。即ち、このトルネード式樋２ｃは仕切板の上下のピッチ幅が夫々相異するものからなり、ピッチ幅の異なるトルネード式樋２ｃにより速度を変化させて汚水が通過する際に乱流を生じさせるようにしたものである。
即ち、仕切板のピッチ幅の狭い所から広い所に汚水が流水込み更に狭い所に汚水が導入されると汚水の流速が変化すると共に乱流が生ずることになる。
このトルネード式樋２ｃの入口側（上方側）には原水内に薬物を挿入する原水出入口薬物投入部２５が連結され、薬物（凝集剤を含む）が原水がトルネード式樋２ｃの上方から投入されて下方に流れる。このトルネード式樋２ｃは本実施例では一列のものからなり、その下端側には約９０°に曲げられた導水管２６が連結される。トルネード式樋２ｃで浄化された汚水はこの導水管２６により曲げられ乱流状態で上昇し、最上部にある越流路２７により整流化されて処理水出口１６から排出される。また、汚水内のドレーンは下端側にある汚水排出口２９から排出される。
【００２８】
前記の越流路２７は図１０に示した形状の板材を円筒状に丸めたものからなり、乱流状の浄水は上面側に凹設される多数個の凹部２８により整流されてて処理水出口１６ｂ側に送られる。即ち、この方式は凝集剤を入口で投入させ、これをトルネード式の旋回乱流の流れで完全に混合させ、汚水に含まれる有機物質，色素及び無機質イオン分子を凝集させ、出口で沈殿槽の側壁に沿って流動旋回させ、凝集物質と処理水を効率よく分離させることを目的に考案したものである。
即ち、上部の汚水の送入口手前で凝集剤を混入させ、初めの段階では、水が乱流になるように仕切り板のピッチ幅を細く、通過面積を狭く取り、流れの距離を長くするために、段数を多く取付、乱流撹拌で完全に混合が行われるようにし、徐々に流速を減少させるため、仕切り板のピッチ幅を広くして行き、出口付近では、最初の流速の１／３程度まで落とし、凝集反応の時間を稼ぎ、沈殿槽出口では、凝集沈殿が始まるようにしたものである。
凝集水は沈殿槽の底部で９０°に振られ、流れの向きを変え、沈殿槽の側壁に沿って旋回し、比重の違いで分離が容易となり、効率的な浄化が可能になる。装置の容積が小さくてすみ、浄化比率から考えれば小スペースで経済的なものとなる。
【実施例４】
【００２９】
次に、図８に第４の実施例のトルネード式浄化装置１Ｃを示す。このトルネード式浄化装置１Ｃは第３の実施例のトルネード式浄化装置１Ｂとほぼ同様な構成のものからなるが、トルネード式樋２ｃが多列のものからなる。また、第３の実施例のトルネード式浄化装置１Ｂにおける導水管２６がなく、多列のトルネード式樋２ｃによる汚水の上下動により汚水を浄化して処理されるものからなる。即ち、工場排水，トンネル洗滌，排水等の化学的イオン物質が多く含まれる排水は、凝集剤を混入してからの反応時間（流れる距離間）が長く必要になる場合がある。また、設置場所等の関係上、直径が大きく取れない場合で、一定の流れの距離が必要となる場合は、図８のトルネード式浄化装置１Ｃのように縦方向の多段を作り、上下方向の流れを繰り返し、必要条件を可能にすることができる。流れの強弱は横巻フープ材の幅を変えることにより、如何ような流速にも対応することが可能であります。
【００３０】
上下多段の流れは、円筒型にこだわらない四角又は多角型でも問題はない。放物線現象で横方向に、水，空気の分子移動を考慮すれば、円筒立型が最適と考えられる。また、経済的には側板に数段の横板が取付けられるため板厚は薄くて強度を出すことができる。
【産業上の利用分野】
【００３１】
以上の説明で汚泥の内容については特に説明していないが、工場や家庭等から排出されるすべての汚泥に対して適用され、その汚泥の種類も特に限定するものではなく、その利用範囲は広い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本考案の第１の実施例のトルネード式浄化装置の構造を示す軸断面図。
【図２】図１の上面図。
【図３】図１におけるトルネード式樋の展開図（（ａ）は上段から下段の１つ上までのもの、（ｂ）は下段）。
【図４】本考案の第２の実施例のトルネード式浄化装置の構造を示す軸断面図。
【図５】図４の上面図。
【図６】図４におけるトルネード式樋の展開図（（ａ）は上段から下段の１つ上までのもの、（ｂ）は下段）。
【図７】本考案の第３の実施例のトルネード式浄化装置の構造を示す軸断面図。
【図８】本考案の第４の実施例のトルネード式浄化装置の構造を示す軸断面図。
【図９】図８の上面図。
【図１０】図７及び図８のトルネード式浄化装置に使用されている越流路の展開図。
【符号の説明】
【００３３】
１      トルネード式浄化装置
１Ａ    トルネード式浄化装置
１Ｂ    トルネード式浄化装置
１Ｃ    トルネード式浄化装置
２      トルネード式樋
２ａ    外側のトルネード式樋
２ｂ    内側のトルネード式樋
２ｃ    トルネード式樋
３      調整手段
３ａ    調整板
４      空気出入手段
５      凝集剤投入部
６      浄水排出手段
７      接触濾材
８      原水トラップ
９      パンチング底板
１０    隙間通路部
１１    トルネード管
１２    汚泥水ポケット
１３    汚泥排出管
１４    蓄泥部
１５    汚泥排出管
１５ａ  汚泥排出管
１６    処理水出口
１６ａ  処理水出口
１６ｂ  処理水出口
１７    濾材入替点検口
１８    空気送入管
１９    空気排排気管
２０    流入口パンチング
２２    濾過材
２３    オーバフロー管
２５    原水出入口薬物投入部
２６    導水管
２７    越流路
２８    凹部
２９    汚水排出口
【図１】
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【図２】
0003118527.tif 000004
【図３】
0003118527.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003118527.tif 000007
【図６】
0003118527.tif 000008
【図７】
0003118527.tif 000009
【図８】
0003118527.tif 000010
【図９】
0003118527.tif 000011
【図１０】
0003118527.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月20日(2005.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
0003118527.tif 000013
【図２】
0003118527.tif 000014
【図３】
0003118527.tif 000015
【図４】
0003118527.tif 000016
【図５】
0003118527.tif 000017
【図６】
0003118527.tif 000018
【図７】
0003118527.tif 000019
【図８】
0003118527.tif 000020
【図９】
0003118527.tif 000021
【図１０】
0003118527.tif 000022